滚珠丝杠设计实例与计算
计算举例
某台加工中心台进给用滚珠丝杠副的设计计算:
已知: 工作台重量 W 1=5000N 工作及夹具最大重量
W 2=3000N 工作台最大行程 L K =1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1 静摩擦系数μ0=0.2 快速进给速
度 V max =15m/min 定位精度20 μm /300mm 全行程25μm 重复定位精度10μm 要求寿命20000小时(两班制工作十年)。 表1
解：
1) 确定滚珠丝杠副的导程
max
max
h
i n V
P
=⋅
::/min :/min
:h
max
max
mm m r i P
V n
滚珠丝杠副的导程 工作台最高移动速度 电机最高转速 传动比
因电机与丝杠直联，1i = 由表查得
max
15/min m V
=
max 1500/min n r =
代入得，
10h
mm P
=
2)确定当量载荷
112()
m s n F F F W W P μ==+++可求得：
12342920,1850,1320,
800,1290m F N F N F N F N F N
=====
3)确定当量转速
112212/min m n t n t n r t t ++⋅⋅⋅==++⋅⋅⋅
230
4）预期额定动载荷 ①按预期工作时间估算。
按表3-24查得：轻微冲击取.w f =13 按表3-22查得：精度等级1-3取.a f =10 按表3-23查得：可靠性97%取.c f =044 已知h L h =20000
得：nm
a c
C N ==24815
②拟采用预紧滚珠丝杠，按最大负载max F 计算， 按表3-25查得：中预载取：.e f =45
max F F N ==12920，代入得
'max am e C f F N ==13140
取以上两种结果的最大值
m C N =24815
5)确定允许的最小螺纹小径
①估算丝杠允许的最大轴向变形量。
已知：重复定位精度m μ10，定位精度m μ25
(/~/)m δ=1413重复定位精度m μ=3 (//)m δ=-1514定位精度m μ=6
取两种结果的最小值m m δμ=3 ②估算最小螺纹底径
丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式
已知：行程为mm 1000，,.W N u ==10500002
(1.1~1.2)10~141320h L P mm =+=行程（）
有.m d mm ==2259 6）确定滚珠丝杠副的规格代号
（1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式
（2） 由计算出的,,h am m P C d 2在样本中取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4010-3其相应的参数
.h a am m
P C C d d ==>==>2210
4650024851343 7)确定滚珠丝杠副预紧力
max P F F N =≈1
10003
8）行程补偿值与与拉伸力
...()u C tl --=∆⨯=⨯⨯+⨯⨯≈331181011825100012101033
9)预拉伸力
2
12F =1.95Δtd =4807N
10)确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格
本滚珠丝杠副采用两端固定的支承形式，选背靠背60度角接触推力轴承，经计算选7602030TVP 轴承。其主要参数为：
0Q d =7.144,Z=17,β=60
11)验算系统刚度
2
2s u
d K =660=681N/μm l
./b HO K K m ==⨯=μ2241340
/R M μ=1400
则得
.)O b F m K R =++=≥=μS 16111
K 1/(
341256N/K 反向误差或重复定位精度
12)验算滚珠丝杠压杆稳定性
45122
max 2
1
101420052920c K K d F F N L =⨯=≥= 13)验算临界转速
772max 21.934.31010431015001320
c f
d n n L ⨯=
⨯=⨯=>= 14o d ）验算
0max 6000070000d n =< 015)a C 验算额定静载荷
max 02.529207*********o a f F C =⨯=≤=
16)验算丝杠轴拉压强度
2
22max 110 3.1434.31015894
4
p a d F σπ⨯⨯==≥
(完整版)TBI滚珠丝杠选型计算举例讲解
深圳tbi滚珠丝杠选型计算举例 选取的滚珠丝杠转动系统为： 磨制丝杠(右旋) 轴承到螺母间距离(临界长度) l n = 1200mm 固定端轴承到螺母间距离 L k = 1200mm 设计后丝杠总长 = 1600mm 最大行程 = 1200mm 工作台最高移动速度 V man = 14（m/min） 寿命定为 L h = 24000工作小时。 μ= 0.1 （摩擦系数） 电机最高转速 n max = 1800 （r/min） 定位精度： 最大行程内行程误差 = 0.035mm 300mm行程内行程误差 = 0.02mm 失位量 = 0.045mm 支承方式为(固定—支承) W = 1241kg+800kg （工作台重量+工件重量） g=9.8m/sec2(重力加速度) I=1 (电机至丝杠的传动比) Fw=μ×W ×g = 0.1×2041×9.8 ≈ 2000 N(摩擦阻力) 运转方式 轴向载荷 F a=F+F w（N） 进给速度 (mm/min) 工作时间比例
无切削F1=2000V1=14000q1=15轻切削F2=4000V2=1000q2=25普通切削F3=7000V3=600q3=50重切削F4=11000V4=120q4=10 F a --- 轴向载荷（N） F --- 切削阻力（N） F w --- 摩擦阻力（N） 从已知条件得丝杠编号： 此设计丝杠副对刚度及失位都有所要求，所以螺母选形为：FDG（法兰式双螺磨制丝杠） 从定位精度得出精度精度不得小于P5级丝杠 FDG_-_X_R-_-P5-1600X____ 计算选定编号 导程 = 14000/18000≈7.7mm 在此为了安全性考虑：P =10(mm) 运转方式进给速度 (mm/min) 进给转速 (r/min) 无切削V1=14000n1=1400 轻切削V2=1000n2=100 普通切削V3=600n2=60 重切削V4=120n2=12平均转速 平均载荷
滚珠丝杠设计实例与计算
计算举例 某台加工中心台进给用滚珠丝杠副的设计计算: 已知: 工作台重量 W 1=5000N 工作及夹具最大重量W 2 =3000N 工作台 最大行程 L K =1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1 静摩擦 系数μ 0=0.2 快速进给速度 V max =15m/min 定位精度20 μ m /300mm 全 行程25μ m 重复定位精度10μ m 要求寿命20000小时(两班制工作十年)。 表1 1)确定滚珠丝杠副的导程 因电机与丝杠直联，i=1 由表1查得
代入得， 按第2页表，取 2）确定当量转速与当量载荷 （1）各种切削方式下，丝杠转速 由表1查得 代入得 （1）各种切削方式下，丝杠轴向载荷 由表1查得
代入得 （3）当量转速 由表1查得 代入得 （2）当量载荷 代入得
3）预期额定动载荷 （1）按预期工作时间估算 =1.3 按表9查得：轻微冲击取 f w 按表7查得：1～3取 =0.44 按表8查得：可靠性97%取f c =20000小时 已知：L h 代入得 计算：（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载F max =4.5 按表10查得：中预载取 F e 代入得 取以上两种结果的最大值
4）确定允许的最小螺纹底径 （1）估算丝杠允许的最大轴向变形量 ① ≤（1/3～1/4）重复定位精度 ② ≤（1/4～1/5）定位精度 : 最大轴向变形量μm 已知：重复定位精度10μm, 定位精度25μm ① =3 ② =6 取两种结果的小值=3μm (2）估算最小螺纹底径 丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式 (1.1～1.2)行程+（10～14） 已知：行程为1000mm, 代入得
滚珠丝杠计算
滚珠丝杠的计算和选择 已知条件 横向最大行程600mm， 横向最快进给速度20m/min 主轴箱大概质量150kg，尾坐大概质量50kg，工作台大概质量250kg，工件大概质量200kg 1、导程确定 电机与丝杠直接相连，传动比i=1，该电机的最高工作转速为n MAX=2000rpm，则丝杠导程为： P h≥V max n max ≥20000 2000 =10，取P h=10 2、确定丝杠的等效转速 n=v P h r/min 最大进给速度时丝杠的转速：n max=v max P h =20000 10 =2000r/min 最小进给速度时丝杠的转速：n min=v min P h =1 10 =0.1r/min 丝杠的等效转速：（取t1=2t2） n m=n max t1+n min t2 t1+t2 =1333.37r/min 3、估计工作台质量及负重 主轴箱质量：G1=150×9.8=1470N 尾坐质量：G2=50×9.8=490N 工作台质量：G3=250×9.8=2450N 工件质量：G4=200×9.8=1960N 总重：G=6370N 4、确定丝杠的等效负载 工作负载是指机床工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向压力，它的数值可用进给牵引力的实验公式计算。选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为0.03，K为颠覆力矩影响系数，一般取1.1~1.5，现取1.2，则丝杠所受的力为 F max=KF x+f2 2G+F Z?F y+2 2 G =1.2×9.7+0.03×2 2×6370+145.5?48.5+2 2 ×6370 =4707N F min=0N
其等效载荷按下式估算：（取t1=t2，n2=2n1 F m=（F max3n 1t1+F min3n2t2 n1t1+n2t2 ） 1 3 =2965.54N 5、确定丝杠所受的最大动载荷 C aτ= F m f w f t f h f a f k（ 60T h n m 106） 1 3 f w-------负载性质系数，（查表：取f w=1.2） f t------温度系数，（查表：取f t=1） f h-----硬度系数，（查表：取f h=1） f a----精度系数，（查表：取f a=1） f k----可靠性系数，（查表：取f k=1） F z----等效负荷 n z----等效转速 T h---工作寿命，经查得数控机床的寿命大概为15000 所以C aτ =32764N 6、选择滚珠丝杠型号 选定为台湾ABBA滚珠丝杠，型号为SFU3210-4，丝杠公称直径为32mm，基本导程为10mm，其额定动载荷为33222N，额定静载荷为70266N，螺母长度为90mm，取丝杠的精度为3级。 校核 滚珠丝杠副的拉压系统刚度影响系统的定位精度和轴向拉压震动固有频率，其扭转刚度影响扭转固有频率。承受轴向负荷的滚珠丝杠副的拉压系统刚度K o有丝杠本身的拉压刚度K s，丝杠副内滚道德接触刚度K c，轴承的接触刚度K a，螺母座得刚度K n，按不同支撑组合方式的计算而定。 1、临界压缩负荷 丝杠的支撑方式对丝杠的刚度影响很大，采用一端固定一端支撑的支撑方式。 临界压缩负荷按下式计算： F cr=f1π2 EI L02 K1≥F max N 式中E----材料的弹性模量E 钢=2.1×1011（N m ） L0---最大受压长度（m） K1----安全系数，取K1=1/3 F max---最大轴向工作负荷（N） f1----丝杠支撑方式系数：f1=15.1 I----丝杠最小截面惯性矩（m4） I=π 64d24=π 64 ×d o?1.2d w4 式中d o----丝杠公称直径（mm） d w---滚珠直径（mm），d w=6.35 I=1.7×10?8m4 丝杠螺纹部分长度L0=500+162+2×40=742
滚珠丝杠选型计算实例
滚珠丝杠选型计算实例 引言： 滚珠丝杠广泛应用于各种机械设备中，用于传递力和运动。在选择滚珠丝杠时，我们需根据所需的负载和速度来进行选型计算。本文以一个葡萄压榨机为例，详细介绍滚珠丝杠选型的具体计算过程。 问题描述： 葡萄压榨机需要进行滚珠丝杠选型，以下是该机器的技术参数： 1.负载力：1000N 2. 运动速度：500mm/s 3. 滚珠丝杠长度：2000mm 4.频繁启停次数：50次/分钟 5.工作时间：8小时/天 6.年工作天数：300天 1.计算负载的动态载荷 动态载荷C和速度系数fn的取值根据蜗轮原理计算得到。 根据所给的负载力1000N，查表可得C=15.2kN。假设滚珠丝杠为M级精度，根据精度等级表可得速度系数fn=1 所以动态载荷为： P=fn*C = 1*15.2kN = 15.2kN
2.计算滚珠丝杠的选型参数 根据公式，滚珠丝杠的选型参数可以通过以下公式计算得到：ηm = (L2/(9800*T))*(P+(Ffr*Dx))/P ηs = (L2/(9800*T))*(Mg+(Ffr*Dx))/Mg η=ηm*ηs 其中 ηm为滚珠丝杠的机械效率； L为滚珠丝杠的长度，单位为mm； T为转速，单位为rpm； P为动态载荷，单位为N； Ffr为滚珠丝杠的摩擦力； Dx为负载点至滚珠丝杠端部的距离，单位为mm； Mg为滚珠丝杠的总负载，即负载力与滚珠丝杠自身重力的和。根据给定的参数，填入上述公式计算： L = 2000mm T=50次/分钟=0.833转/秒 P=1000N Mg=1000N+m*g（m为滚珠丝杠自身重力，g为重力加速度） 假设m为100kg，则m * g = 100 * 9.8 = 980N
滚珠丝杠选型计算经典版
滚珠丝杠及电机选型 1.滚珠丝杠及电机选型计算 1.1 确定滚珠丝杠副的导程 根据电机额定转速和X 向滑板最大速度，计算丝杠导程。X 向运动的驱动电机选择松下MDMA152P1V ，电机最高转速为4500rpm 。电机与滚珠丝杆直连，传动比为1。X 向最大运动速度25mm/s ，即1500mm/min 。则丝杠导程为 mm n i V P h 34.045001/1500/max max ≈⨯=⋅= 实际取mm P h 10=，可满足速度要求。 1.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算 滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0.004，静摩擦系数与摩擦系数差别不大，此处计算取静摩擦系数为0.006。则导轨静摩擦力： N f g M F 2.108548.91500006.000=⨯+⨯⨯=+⋅⋅=μ 式中： M ——工件及工作台质量，经计算M 约为1500kg 。 f ——导轨滑块密封阻力，按4个滑块，每个滑块密封阻力5N 。 由于该设备主要用于检测，丝杠工作时不受切削力，检测运动接近匀速，其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。则有： 15010/2560/60min max =⨯=⋅=≈h P v n n rpm N F F F 2.1080min max =≈≈ 滚珠丝杠副的当量载荷： 3 2min max F F F m +=≈0F =108.2N 滚珠丝杠副的当量转速： 1502 min max =+=n n n m rpm 1.3 滚珠丝杠副预期额定动载荷 1.3.1按滚珠丝杠副的预期工作时间计算： N f f f F L n C c a w m h m am 06.5551 110012.10815000150601006033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅ = 式中： m n ——当量转速，15010/2560/60=⨯=⋅=h m P v n rpm h L ——预期工作时间，测试机床选择15000小时
滚珠丝杆实际计算
某台加工中心台进给用滚珠丝杠副的设计计算: 已知: 工作台重量 W 1=5000N 工作及夹具最大重量W 2=3000N 工作台最大行程 L K =1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1 静摩擦系数μ0=0.2 快速进给速度 V max =15m/min 定位精度20 μm /300mm 全行程25μm 重复定位精度10μm 要求寿命20000小时(两班制工作十年)。 表1 1)确定滚珠丝杠副的导程 因电机与丝杠直联，i=1 由表1查得 代入得，
按第2页表，取 2）确定当量转速与当量载荷 （1）各种切削方式下，丝杠转速 由表1查得 代入得 （1）各种切削方式下，丝杠轴向载荷 由表1查得
代入得 （3）当量转速 由表1查得 代入得 （2）当量载荷 代入得 3）预期额定动载荷 （1）按预期工作时间估算
=1.3 按表9查得：轻微冲击取 f w 按表7查得：1～3取 =0.44 按表8查得：可靠性97%取f c 已知：L =20000小时 h 代入得 计算：（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载F max 按表10查得：中预载取 F =4.5 e 代入得 取以上两种结果的最大值 4）确定允许的最小螺纹底径 （1）估算丝杠允许的最大轴向变形量 ① ≤（1/3～1/4）重复定位精度 ② ≤（1/4～1/5）定位精度 : 最大轴向变形量μm
已知：重复定位精度10μm, 定位精度25μm ① =3 ② =6 取两种结果的小值=3μm (2）估算最小螺纹底径 丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式 (1.1～1.2)行程+（10～14） 已知：行程为1000mm, 代入得 5）确定滚珠丝杠副的规格代号 （1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式
滚珠丝杠参数计算与选用
滚珠丝杠参数计算与选用 本文由jxjaxy贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 https://www.360docs.net/doc/6818996028.html,/html/gund/g1.htm 计算举例某台加工中心台进给用滚珠丝杠副的设计计算: 工作及夹具最大重量 W2=3000N 工作台已知: 工作台重量 W1=5000N 最大行程 LK=1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1 静摩擦系数μ0=0.2 快速进给速度 Vmax=15m/min 定位精度 20 μm/300mm 全行程25μm 重复定位精度10μm 要求寿命 20000 小时(两班制工作十年). 表1 切削方式强力切削一般切削精切削快速进给纵向切削力 Pxi(N) 2000 1000 500 0 垂向切削工作时间百进给速度力分比 Vi(m/min) Pzi(N) % 1200 200 200 0 0.6 0.8 1 15 10 30 50 10 丝杠轴向载丝杠转荷速 (N) r/min 2920 1850 1320 800 60 80 100 1500 1)确定滚珠丝杠副的导程 1)确定滚珠丝杠副的导程 因电机与丝杠直联,i=1 由表 1 查得 代入得, 按第 2 页表,取 2)确定当量转速与当量载荷 (1) 各种切削方式下,丝杠转速 由表 1 查得 代入得 (1)各种切削方式下,丝杠轴向载荷
由表 1 查得 代入得 (3)当量转速 由表 1 查得 代入得 (2)当量载荷 代入得 3)预期额定动载荷 (1) 按预期工作时间估算 按表 9 查得:轻微冲击取 fw=1.3 按表 7 查得:1～3 取按表 8 查得:可靠性 97%取 fc=0.44 已知:Lh=20000 小时代入得 (2)拟采用预紧滚珠丝杠副,按最大负载 Fmax 计算: 按表 10 查得:中预载取 Fe=4.5 代入得 取以上两种结果的最大值 4)确定允许的最小螺纹底径 (1) 估算丝杠允许的最大轴向变形量 ① ≤(1/3～1/4)重复定位精度 ② ≤(1/4～1/5)定位精度 : 最大轴向变形量 m 已知:重复定位精度 10m, 定位精度25m ① =3 ②
滚珠丝杠选型和电机选型计算实例
1.滚珠丝杠及电机选型 计算 1.1 确定滚珠丝杠副的导程 根据电机额定转速和X 向滑板最大速度，计算丝杠导程。X 向运动的驱动电机选择松下MDMA152P1V ，电机最高转速为4500rpm 。电机与滚珠丝杆直连，传动比为1。X 向最大运动速度25mm/s ，即1500mm/min 。则丝杠导程为 mm n i V P h 34.045001/1500/max max ≈⨯=⋅= 实际取mm P h 10=，可满足速度要求。 1.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算 滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0.004，静摩擦系数与摩擦系数差别不大，此处计算取静摩擦系数为0.006。则导轨静摩擦力： N f g M F 2.108548.91500006.000=⨯+⨯⨯=+⋅⋅=μ式中： M ——工件及工作台质量，经计算M 约为 1500kg 。 f ——导轨滑块密封阻力，按4个滑块，每个滑块密封阻力5N 。 由于该设备主要用于检测，丝杠工作时不受切削力，检测运动接近匀速，其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。则有： 15010/2560/60min max =⨯=⋅=≈h P v n n rpm N F F F 2.1080min max =≈≈ 滚珠丝杠副的当量载荷：
3 2min max F F F m +=≈0F =108.2N 滚珠丝杠副的当量转速： 1502 min max =+=n n n m rpm 1.3 滚珠丝杠副预期额定动载荷 1.3.1按滚珠丝杠副的预期工作时间计算： N f f f F L n C c a w m h m am 06.5551110012.10815000150601006033 =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=式中： m n ——当量转速，15010/2560/60=⨯=⋅=h m P v n rpm h L ——预期工作时间，测试机床选择15000小时 w f ——负荷系数，平稳无冲击选择w f =1 a f ——精度系数，2级精度选择a f =1 c f ——可靠性系数，一般选择c f =1 1.3.2 按滚珠丝杠副的预期运行距离计算： N f f f F P L C c a w m h s am 9993.146841112.10810 1010253333 =⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=- 式中： s L ——预期运行距离，一般选择m L s 31025⨯= 1.3.3 按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算：
滚珠丝杠的设计与计算
滚珠丝杠的设计与计算 滚珠丝杠是一种常用的传动元件，广泛应用于机械设备中。它通过滚 珠在螺纹与螺纹碗之间滚动，实现螺旋运动。滚珠丝杠具有高精度、高刚 性和高效率的特点，因此在自动化设备、数控机床等领域得到广泛应用。 1.材料选择：滚珠丝杠的材料要求具有高强度、耐磨性和耐腐蚀性。 常用的材料有合金钢、不锈钢和工程塑料等。根据应用环境和负载要求选 择合适的材料。 2.基础参数计算：滚珠丝杠设计的第一步是计算基础参数，包括螺距、导程、负载和转速等。螺距是指在螺纹长度（螺纹峰到螺纹峰之间的距离）上所包含的单位螺纹数，导程是指螺纹移动一周所移动的距离。负载是指 滚珠丝杠所能承受的最大负荷，转速是指滚珠丝杠一分钟内所转过的圈数。 3.力学计算：滚珠丝杠的设计需考虑受力情况。根据负载和转速计算 滚珠丝杠所受到的轴向力、径向力和弯矩力等。轴向力是指滚珠丝杠在拉 伸和压缩方向所受到的力，径向力是指滚珠在滚珠丝杠螺纹轨迹上所受到 的力，弯矩力是指滚珠丝杠在扭转方向所受到的力。 4.丝杠型号选择：根据基础参数和力学计算结果选择合适的丝杠型号。不同型号的滚珠丝杠具有不同的直径、丝距和滚珠数量等，根据具体需求 选择适合的型号。 5.传动效率计算：滚珠丝杠的传动效率是指输入功率与输出功率之比。传动效率计算涉及滚珠丝杠的摩擦力、阻力和滚动摩擦系数等参数。通过 计算传动效率可以评估滚珠丝杠的工作效能和能耗情况。
6.寿命预测：滚珠丝杠设计也需考虑其使用寿命。根据负载、转速和 设计要求等计算滚珠丝杠的寿命。常用的寿命计算方法有滚动疲劳强度法、滚动疲劳寿命法和滚动接触应力分析法等。 综上所述，滚珠丝杠的设计与计算涉及材料选择、基础参数计算、力 学计算、丝杠型号选择、传动效率计算和寿命预测等。通过科学合理的设 计和计算，可以满足滚珠丝杠在机械设备中的高精度传动需求，提高设备 的性能和效率。
滚珠丝杠计算
滚珠丝杠计算 1.设定螺距(L) 根据马达的最大转速与快速进给速度 2.计算基本动额定负载 范例所需基本动额定负载与容许转速(DmN 值)的各动作模式下的轴向负载的计算 A.加速时 轴向负载（Pa ）＝W α＋μWg ≈343（N ） （g ：重力加速度9.8m/s 2） B.匀速时 轴向负载（Pb ）＝μWg ≈10（N ） C.减速时 轴向负载（Pc ）＝W α－μWg ≈324（N ） 各动作模式1次循环所需的时间（s ） 动作模式 A B C 总共所需时间 使用时 间 0.60 0.84 0.60 2.04 螺距为20时的负载条件 动作 模 式 A B C 轴向 负 载 343N 10N 324N 转速 1500min −1 3000min −1 1500min −1 所需 时29.4% 41.2% 29.4%
间 比 率 根据负载条件计算轴向平均负载（Pm）与平均转速（Nm）（P.2800①、②）时，Pm＝250（N）Nm＝2118（min－1） 计算所需基本动额定负载(C) 根据预期寿命，扣除停机时间后的净运行使用寿命（Lho）为 将运行系数fw＝1.2代入P.2800③的变形公式中，可得 根据P.554～的说明，选择合适的滚珠丝杠，结果为BSS1520。 接下来看作为容许转速的DmN值(P.2800④)， 容许值DmN≤70000以下时，DmN=15.8×3000=47400， 处在容许值范围内，因此在该尺寸条件下继续进行下述研讨。 3.容许屈曲载荷危险速度 研讨丝杠轴全长（L）与危险速度（Nc）、屈曲载荷（Pk） L＝最大行程+螺帽长度+余量+两个末端尺寸 ＝720＋62＋60＋78＝920（mm） 下面就屈曲载荷(容许轴向负载)进行研讨，设负载作用点间距 ℓ1＝820，从P.2800⑥、⑦可得 Pk=7220（N） 充分满足使用条件。 设支撑间距ℓ2＝790，根据 P.2800⑤（固定-支撑），计算危险速度，可得 Pk=7220（N) 说明危险速度满足使用条件。 设支撑间距ℓ2＝790， 根据P.2800⑤(固定-支撑)，计算危险速度，可得 Nc=3024（min－1） 说明危险速度满足使用条件。 4.精度设计
例子滚珠丝杠的选择与计算
一、如图1所示滚珠丝杠的传动系统中，采用右旋丝杠，支承方式为双推-简支式，根据对刚度和失动量的要求，选用法兰式双螺母丝杠（FDG ），丝杠有效行程=800mm ，工作台最高移动速度V max =14（m/min ），寿命定为L h =24000工作小时，摩擦系数μ=0.1，电机最高转速n max =1800 （r/min ），最大行程内行程误差小于0.02mm ，300mm 行程内行程误差小于0.02mm ，工作台重量为600kg ，工件与卡具最大重量总合为500kg ，重力加速度g=9.8m/s 2，丝杠的平均转速为266r/min,刀具切削加工时的平均切削力的水平分力为2000N ，切削时的最大载荷下分力为N F x 400=，N F y 9000=。 图1 滚珠丝杠副简图 1、计算空载摩擦阻力f F 和切削加工时的摩擦阻力jf F 】【或Kg 110)(10788.91.01100)500600(N g F f =⨯⨯=⨯⨯+=μ 】【或Kg 1118)(11188.91.01500400)500600(N g F jf =⨯⨯=⨯+⨯⨯+=μμ 2、确定滚珠丝杠副的导程0l 。 根据题目给定条件，步进电机直接与滚珠丝杠副连接，其传动比为1。 所以则有：)(8.7)(00778.0180014max max 0mm m n V l ==== 根据国际标准ISO/DIS 3408-2-1991或GB/T17587.2-1998，确定丝杠的基本导程为大于8mm 。 3、根据平均负载计算滚珠丝杠副的最大动载荷Q F ，硬度系数取1.0。 设滚珠丝杠副在工作时的平均工作载荷为cp F 。 则)(181300021118N F F F gcp jf cp =+=+= 滚珠丝杠副的寿命系数万转）(04.38310266240006010606 6=⨯⨯==h nL L 则有：)(07.40759~686.326073470 ]5.1~2.1[2.126.73118]5.1~2.1[2.104.383F L 3W 3N F f F cp H Q =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= 4、结合最大静载荷，从附表中选择丝杠并写出丝杠的参数：丝杠的型号，公称直径，丝杠底
滚珠丝杠的选型计算
滚珠丝杠的选型计算 摘要： 随着机床及自动化行业的高速发展，滚珠丝杠的使用变得越来越广泛。许多机械工程师在对自己的设备所需要的滚珠丝杠选型时，面对丝杠资料上给的复杂的计算公式和繁杂选型步骤，感觉无从下手，不知道那些是需要重点考虑的关键点。为了使滚珠丝杠的选型步骤更为清晰简便，更既具备可操作性，我结合多年来丝杠的选型经验，对丝杠的选型做了一些归纳、简化，让丝杠的选型选型更为简单明了。顺便对应的伺服电机的选型也做说明。 关键词：滚珠丝杠、计算选型、伺服电机、机床、自动化。 一、确认使用条件： 1、被移动负载的质量：M (KG) 2、丝杠的安装方向：水平、垂直、倾斜； 3、沉重导轨的形式：线轨、平面导轨、 4、丝杠的行程：L (mm) 5、负载移动的速度：v (m/s) 6、负载需要的加速度：a (m/s A2) 7、丝杠的精度：C3到C7级 8、丝杠使用的环境：特殊环境需求的考虑。 二、简化计算选型： 举例，使用条件如下： 1、被移动负载重量：M=50kg; 2、安装方向：垂直安装; 3、导轨形式：线性滑轨 4、速度：v=s 5、加速时间：t= 6、行程：1000mm ； 7、精度： 三、计算过程： 1、计算加速度：a=v/t==2m/sA2 (v：速度；t :加速时间) 2、计算丝杠的最大轴向力：F=Mg^ +Ma +Mg (水平运动，去除Mg选型，M负载重
量；g 重力加速度；卩：摩擦系数，平面导轨取值，线轨取值: F=50**+50*2+50*= 3、计算出丝杠的轴向负载以后，选型会出现两个分支，一种情况是客户不知道设备的设 计寿命年限，以及每一年中丝杠的使用平率，不做精确的丝杠寿命校核。那么我们推 荐一种简单可行的方法，就是查询丝杠资料中的动负荷值 C 。结合第7项精度的要求, 我们推荐常备FSI 螺帽形式的丝杠，尺寸参数表如下: ©❺❶TYPE C9 w SB 匚【W I Co[kgf] □5 HII LI L2 L7 L11 v at U 5T3 3 13DD 23QD 38 4 5S 紳 41 1IC i0 10 5 M^ilP 2Q 币 n to 缜Q 47 t 讥 U IQ U 10 E ?0 弓T& 5 3.175 urn T55D 莖 17 A I H A U VE 52 ID 刍 W T IP 2&刑 3 40 St b 切 1C 宓 讪 - WYP 2S =Ti IMO 比D 40 計 12 52 |10 ^A H IP » iom W 3 2140 血Ci 肚 SM k U AS ID 31 sn 3 15S0 融 99 昭 b 韵 1C 坏 12 i IP a.iw 咖 50 46 1 42 10 站 12 4 «4r1P 根据丝杠的轴向推力：F==;我们推荐将F 乘以4~8之间的一个系数，对于使用平率 低，可靠度要求不高的情况，我们推荐 4倍系数，对于可靠度要求较高，我们推荐 8 倍的系数。 根据举例：F*8=*8=;查询丝杠的表格，16-5T3的丝杠，其动负荷是 lOOOkgf ； 大于，所以16-5T3的丝杠可以满足要求；该型号表示，丝杠的公称直径为 16mm ;丝 杠 导程为5mm ； 4、对于丝杠寿命有明确要求的选型，举例如下： 根据此前的举例，丝杠用 20s 做一次往返运动，停留 10s 在进行下一个循环。每天工 作16小时，每年工作 300天，设计寿命10年。则计算丝杠的转数寿命为： (1000是行程，5是导程，2是往返，2是每分钟2次, 60是每小时60分钟，16是天工作16小时，300是每年工作300天，10是设计寿命 ;a 加速度) L=1000/5*2*2*60*16*300*10 [DIN ^051 part 5 foirm DJ 1TPL 1
(完整word版)滚珠丝杠选型计算经典版
滚珠丝杠及电机选型 1。滚珠丝杠及电机选型计算 1.1 确定滚珠丝杠副的导程 根据电机额定转速和X 向滑板最大速度，计算丝杠导程。X 向运动的驱动电机选择松下MDMA152P1V ，电机最高转速为4500rpm 。电机与滚珠丝杆直连，传动比为1。X 向最大运动速度25mm/s ，即1500mm/min 。则丝杠导程为 mm n i V P h 34.045001/1500/max max ≈⨯=⋅= 实际取mm P h 10=，可满足速度要求。 1.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算 滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0.004,静摩擦系数与摩擦系数差别不大,此处计算取静摩擦系数为0。006。则导轨静摩擦力： N f g M F 2.108548.91500006.000=⨯+⨯⨯=+⋅⋅=μ 式中: M ——工件及工作台质量，经计算M 约为1500kg 。 f -—导轨滑块密封阻力，按4个滑块，每个滑块密封阻力5N 。 由于该设备主要用于检测，丝杠工作时不受切削力，检测运动接近匀速,其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。则有： 15010/2560/60min max =⨯=⋅=≈h P v n n rpm N F F F 2.1080min max =≈≈ 滚珠丝杠副的当量载荷： 3 2min max F F F m +=≈0F =108.2N 滚珠丝杠副的当量转速： 1502 min max =+=n n n m rpm
1。3 滚珠丝杠副预期额定动载荷 1.3.1按滚珠丝杠副的预期工作时间计算： N f f f F L n C c a w m h m am 06.5551 110012.10815000150601006033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅ = 式中： m n ——当量转速，15010/2560/60=⨯=⋅=h m P v n rpm h L ——预期工作时间，测试机床选择15000小时 w f -—负荷系数，平稳无冲击选择w f =1 a f -—精度系数,2级精度选择a f =1 c f —-可靠性系数,一般选择c f =1 1。3。2 按滚珠丝杠副的预期运行距离计算： N f f f F P L C c a w m h s am 9993.146841112.10810 1010253333 =⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=- 式中： s L ——预期运行距离,一般选择m L s 31025⨯= 1。3.3 按滚珠丝杠副的预加最大轴向负载计算： N F f C e am 94.7292.1087.6max =⨯== 式中： e f ——预加负荷系数，轻预载时,选择e f =6.7 max F -—丝杠副最大载荷 1.4 估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量 m ()•≤4/1~31m δ重复定位精度 X 向运动的重复定位精度要求为0。005mm ，则 00125.01.041=⨯≤m δmm 1。5 估计算滚珠丝杠副的螺纹底X
滚珠丝杠的设计计算
3.4 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 3.4.1 纵向进给丝杠 滚珠丝杠的选型 螺纹滚道型面的选择 1. 单圆弧型面2. 双圆弧型面 选择要求: 经济易调试稳定 选择方案 2 双圆弧型面 选择原因接触角B不变双圆弧交接处尚有小空隙可容纳一些赃物这读滚珠丝杠有利而不致堵塞滚珠循环方式: 1 内循环 2 外循环 选择方案: 外循环 选择原因: 结构制造较易经济实用 轴向间隙的调整和预紧力的选择 1 垫片式 2 螺纹式 3 齿差式 选择要求: 经济可靠易拆装刚度高 选择方案：双螺母垫片式预紧 选择原因：结构简单可靠性好刚度高拆装方便 丝杠的安装方式 ①计算进给率引力 ( N) 纵向进给为三角形贴塑导轨： =1.15 X 1873 + 0.04 (2491 + 800)= 2500N 式中：K —考虑颠复力矩影响的实验系数，综合导轨：K= 1.15 —滑动导轨磨擦系数0.03〜0.05 G-溜板及刀架重力G= 800N ②计算最大动负载F
L = (60 X n x T)/10 N=1000 / 式中：-滚珠丝杠导程，初选=6mm - 最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度的( 1/2-1/3 ) , =1.5m/min T- 使用寿命，按15000h - 运动系数，取 =1.2 L －寿命以转为1 单位 由式知：n=1000 / =(1000 X 1 .5)/6=250r/min 由式知：L=(60X N X T)=(60 X 250X 15000)/ =255 由式知：F= X 1.2X2500=18246.6N=1862kg ③计算最大静负载 = X = 2X 1862= 3724NV = 69678N ④滚珠丝杠螺母副的类型 选用滚珠丝杠副的直径时，必须保证在一定轴向负载作用下，丝杠在回转100 万转后，在它的滚道上不产生点蚀现象。 根据纵向进给丝杠的动负载来选取滚珠丝杠螺母副。查阅文献附表A表3,可采用3506型3.5圈一列外 循环垫片调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，其额定动载荷为19012N,额定静载荷为69678N,精度等级为3 级。 根据额定动载荷选用角接触球轴承7008 型号其额定动载荷为=19KN ⑤传动效率计算=tan /tan =tan /tan =0.949 -摩擦角取，滚动摩擦系数0.003〜0.004 ⑥刚度验算 纵向进给滚珠丝杠支承方式如图 3.2。最大牵引力为2530N,支承间距L = 6mm丝杠螺母及轴承均进行预 紧，预紧力为最大轴向负荷的1/3 图 3.2 纵向进给系统计算简图
滚珠丝杠选型计算经典版
滚珠丝杠与电机选型 1.滚珠丝杠与电机选型计算 确定滚珠丝杠副的导程 根据电机额定转速和X 向滑板最大速度，计算丝杠导程。X 向运动的驱动电机选择松下MDMA152P1V ，电机最高转速为4500rpm 。电机与滚珠丝杆直连，传动比为1。X 向最大运动速度25mm/s ，即1500mm/min 。那么丝杠导程为 mm n i V P h 34.045001/1500/max max ≈⨯=⋅= 实际取mm P h 10=，可满足速度要求。 1.2 滚珠丝杠副的载荷与转速计算 ，静摩擦系数与摩擦系数差异不大，此处计算取静摩擦系数为0.006。那么导轨静摩擦力： N f g M F 2.108548.91500006.000=⨯+⨯⨯=+⋅⋅=μ 式中： M ——工件与工作台质量，经计算M 约为1500kg 。 f ——导轨滑块密封阻力，按4个滑块，每个滑块密封阻力5N 。 由于该设备主要用于检测，丝杠工作时不受切削力，检测运动接近匀速，其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。那么有： 15010/2560/60min max =⨯=⋅=≈h P v n n rpm N F F F 2.1080min max =≈≈ 滚珠丝杠副的当量载荷： 3 2min max F F F m +=≈0F =N 滚珠丝杠副的当量转速： 1502 min max =+=n n n m rpm 1.3 滚珠丝杠副预期额定动载荷 按滚珠丝杠副的预期工作时间计算： N f f f F L n C c a w m h m am 06.5551 110012.10815000150601006033=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅ = 式中： m n ——当量转速，15010/2560/60=⨯=⋅=h m P v n rpm h L ——预期工作时间，测试机床选择15000小时
滚珠丝杠的计算过程
1 滚珠丝杠副的载荷计算 (1)工作载荷 F 工作载荷 F 是指数控机床工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向作用力，其数值可用下列进给 作用力的实验公式计算： 对于燕尾形导轨机床 F=kFx+f'(Fz+2Fy+W)(1) 对于矩形导轨机床 F=kFx+f'(Fz+Fy+W)(2) 对于三角形或组合导轨机床 F=kFx+f'(Fz+W)(3) 对于钻镗主轴圆导轨机床 对于滚动导轨机床 F=Fx+f'(Fz+W)+Fr(5) 式⑴〜⑸中：Fx、Fy、Fz— x、y、z方向上的切削分力，N ; Fr—密封阻力，N ; W—移动部件的重量，N ; M —主轴上的扭矩，N・屯一主轴直径, mm ； 表1
f 导轨摩擦系数;一轴套和轴架以及主轴的键的摩擦系数；k—考虑颠覆力矩影响的实验系数。 正常情况下，k、f与f可取表1数值。 (2)最小载荷Fmin 最小载荷F?min为数控机床空载时作用于滚珠丝杠的轴向载荷。此时， Fx=Fy=Fz=O。 (3)最大工作载荷F?max 最大载荷F?max为机床承受最大切削力时作用于滚珠丝杠的轴向载荷。 (4)平均工作载荷Fm与平均转速nm 当机床工作载荷随时间变化且此间转速不同时， 式中：t1,t2, tn••分别为滚珠丝杠在转速n1,n2,…,下，所受轴向载荷分别是F1,F2,…印时的工作时间(min) 当工作载荷与转速接近正比变化且各种转速使用机会均等时，可用下式求得Fm和nm。 Fm=(2Fmax+Fmi n) / 3(8) nm=(nm ax+nmin) / 2(9)
2滚珠丝杠副主要技术参数的确定 ⑴导程Ph 根据机床传动要求，负载大小和传动效率等因素综合考虑确定。一般选择时，先按机床传动要求确定，其公式为：Ph > vmax/nmax(10) 式中：vmax —机床工作台最快进给速度， mm/min ； nmax —驱动电机最高转速，r/min。在满足控制系统分辨率要求的前提下，Ph应取较大的数值。 (2)螺母选择 由于数控机床对滚珠丝杠副的刚度有较高要求，故选择螺母时要注重其刚度的保证。推荐按高 刚度要求选择预载的螺母型式。其中插管式外循环的端法兰双螺母应用最为广泛。它适用重载荷传动、高速驱动及精密定位系统。并在大导程、小导程和多头螺纹中具有独特优点，且较为经济。 ① 滚珠的工作圈数i和列数j。根据所要求性能、工作寿命，推荐按表 2选取。 表2 ② 法兰形状。按安装空间由标准形状选择，亦可根据需要制成特殊法兰形状 (3)导程精度选择
丝杆设计计算
数控滑台进给用滚珠丝杠副的设计计算: 横向与纵向滑台的总重量 W 1=3000N 立柱最大重量W 2 =5000N 工作台最 大行程 L K =1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1静摩擦 系数μ 0=0.2 快速进给速度 V max =8m/min 定位精度20 μ m /300mm 全行程25μ m 重复定位精度10μ m 要求寿命20000小时 (两班制工作十年)。表1 切削方式纵向切削 力 Pxi(N) 垂向切削 力 Pzi(N) 进给速度 Vi(m/min) 工作时间百 分比 % 丝杠轴向载 荷 (N) 丝杠转 速 r/min 强力切 削 2000 1200 0.6 10 2920 60 一般切 削 1000 200 0.8 30 1850 80 精切削500 200 1 50 1320 100 快速进 给 0 0 8 10 800 1500 1)确定滚珠丝杠副的导程 因伺服电机与丝杠直联，i=1 由表1查得 V m ax =8m/min n m ax =1440r/min 代入得，
P h ≈5.56mm 由于计算出的P h 值应取较大值圆整，因此 P h =6mm 2）确定当量转速与当量载荷 （1）各种切削方式下，丝杠转速 由表1查得 V 1=0.6 V 2 =0.8 V 3 =1 V 4 =8 代入得 n 1=100 n 2 =133 n3=167 n 4 =1333 （1）各种切削方式下，丝杠轴向载荷由表1查得 已知W 1=3000N W 2 =5000N
代入得 （3）当量转速 由表1查得 代入得 ≈267r/min n m （2）当量载荷 代入得 =1380N F m 3）预期额定动载荷 （1）按预期工作时间估算
滚珠丝杠的设计计算与选用
滚珠丝杠的设计计算及选用 滚珠丝杠 滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。 滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。 滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。 1)及滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3 由于滚珠丝杠副的丝杠轴及丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。及过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。 2)高精度的保证 滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。 3)微进给可能 滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。 4)无侧隙、刚性高 滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。 5)高速进给可能 滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。
滚珠丝杠副特性 •传动效率高 滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%～98%，为传统的滑 动丝杠系统的2～4倍，如图1.1.1所示，所以能以较小的 扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动（运 动可逆）。 •运动平稳 滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精 密地控制微量进给。 •高精度 滚珠丝杠传动系统运动中温升较小，并可预紧消除轴向间 隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高 的定位精度和重复定位精度。 •高耐用性 钢球滚动接触处均经硬化（HRC58～63）处理，并经精密磨 削，循环体系过程纯属滚动，相对对磨损甚微，故具有较 高的使用寿命和精度保持性。 •同步性好 由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移，用几套相同 的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部件或装置，可 以获得很好的同步效果。